CN101423504B - 一种钯催化不对称氢化合成手性含杂原子磺内酰胺的方法 - Google Patents
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Abstract
一种钯催化不对称氢化合成手性含杂原子磺内酰胺的方法，所用催化剂为钯的手性双磷配合物。反应条件：反应温度为25-60℃，反应压力为40个大气压，反应时间为12小时，溶剂为2，2，2-三氟乙醇。对N-磺酰氧硫氮杂环五元环状亚胺氢化能得到相应的手性含有氧硫氮杂环磺内酰胺，其对映体过量可达到97％；对苯并N-磺酰氧硫氮杂环六元环状亚胺氢化能得到相应的手性含有氧硫氮杂环苯并磺内酰胺，其对映体过量可达到99％；对苯并N-磺酰氮硫氮杂环六元环状亚胺氢化能得到相应的手性含有氮硫氮杂环苯并磺内酰胺，其对映体过量可达到98％。本发明操作简便实用，对映选择性高，产率好，且反应具有绿色原子经济性，对环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用钯的均相体系高度对映选择性催化氢化环状亚胺合成手性含杂原子磺内酰胺的方法。
背景技术
许多含有环状磺酰胺官能团的化合物，也称之为磺内酰胺，是一类重要的化合物，对于结构单元为氧硫氮杂环(oxathiazinane heterocycles)的磺内酰胺，它们可以和多种亲核试剂反应得到相应的胺衍生物，如式1所示，X可以是Bn、Ph、Cbz等取代基，X的存在是有利于能更好的被亲核试剂进攻。如果含有氧硫氮杂环磺内酰胺的化合物是对映纯，则可以得到相应对映纯的手性胺。因此，含有氧硫氮杂环磺内酰胺化合物是合成手性胺的一类重要中间体。
参考文献：Meléndez，R.E.；Lubell，W.D.Tetrahedron 2003，59，2581
式1
对于光学活性含有氧硫氮杂环磺内酰胺化合物的合成，目前主要是采用从手性氨基醇出发，先和二氯亚砜反应再氧化得到。获得手性化合物的方法很多，主要有(1)由天然产物分离和衍生；(2)手性酶拆分和生物合成；(3)催化的不对称合成等。其中催化的不对称合成技术是通过一个手性催化剂分子诱导产生大量的手性产物分子，实现手性增值，而且还可以通过改变配体的构型而获得不同构型的目标产物，因此受到人们广泛关注，已成为获得手性化合物最重要的方法之一，也是目前最具吸引和挑战性的领域。虽然催化不对称合成是获得光学活性物质最有效的方法，但目前通过催化不对称反应生成含有氧硫氮杂环磺内酰胺化合物的只有一类分子内的胺化反应，就是在分子内的胺和饱和碳氢键氧化形成相应的C-N键，并且所取得的结果(收率和对映选择性)都不是很好。
在2002年Che等报道了以PhI(OAc)2为氧化剂，用手性Rh催化剂催化的不对称分子内胺化反应，得到的产物是含有氧硫氮杂环磺内酰胺(式2)，所用的手性配体是一个结构比较大的卟啉环衍生物，最高88％ee是对位甲氧基取代的苯基底物；当有两种情况时，优先生成六元环结构。在以后这个小组拓展的研究中，用手性的锰席夫碱络合物(式2)也能催化这个反应，这个催化剂也是优先生成六元环。
参考文献：(a)Liang，J.-L.；Yuan，S.-X.；参考文献：Zhang，J.Chan，P.
Huang，J.-S.；Yu，W.-Y.；Che，C.-M. W.H.；Che，C.-M.Tetrahedron
Angew.Chem.Int.Ed.2002，41，3465.(b) Lett.2005，35，5403
Liang，J.-L.；Yuan，S.-X.；Huang，J.-S.；
Che，C.-M.J.Org.Chem.2004，69，3610
式2
2004年，Fruit和Muller也用手性Rh催化剂通过分子内胺化反应报道了手性含有氧硫氮杂环苯并磺内酰胺的合成(式3)，所用手性配体是α-氨基酸的衍生物，但所取得的ee值都比较低。
参考文献：Fruit，C.；Müller，P.Tetrahedron：Asymmetry 2004，15，1019
式3
在所有催化的不对称合成反应中，不对称氢化具有许多优点：催化剂的活性非常高、反应速度快、产物的分离方便、副反应少等。应用手性催化剂催化不对称氢化反应到现在已取得了巨大的成就，其中已有许多手性催化体系在工业上获得了应用。由于理论和应用上的成就，两位从事不对称氢化研究的科学家Noyori和Knowles获得了2001年的诺贝尔化学奖。
由于亚胺的不对称氢化能够得到手性胺，因此，本发明想通过催化不对称氢化的方法合成含有氧硫氮杂环磺内酰胺。
发明内容
本发明的目的是提供一种钯催化不对称氢化合成手性含杂原子磺内酰胺的方法。该方法操作简便实用，对映选择性高，产率好，且反应具有绿色原子经济性，环境友好等优点。
本发明提供了一种钯催化不对称氢化合成手性含杂原子磺内酰胺的方法：反应中所用催化剂为含钯的金属前体与手性配体的配合物；
反应式如下：
反应条件：反应温度为10-95℃；反应压力为10～90个大气压；反应时间为5～30小时；反应在溶剂中进行，溶剂为2，2，2-三氟乙醇、四氢呋喃、乙醇中一种。
本发明提供的钯催化不对称氢化合成手性含杂原子磺内酰胺的方法，所述含钯的金属前体为三氟醋酸钯，手性配体为双磷配体。
本发明提供的钯催化不对称氢化合成手性含杂原子磺内酰胺的方法，所述反应条件：反应温度为25-60℃；反应压力为40个大气压；反应时间为12小时；反应在溶剂中进行，溶剂选择为2，2，2-三氟乙醇。
本发明提供的钯催化不对称氢化合成手性含杂原子磺内酰胺的方法，所述含杂原子磺内酰胺结构为下式之一：
其中，取代基R为烷基或芳基，R′为甲基、甲氧基或氟基等苯环上的各种取代基。
本发明提供了一种用于钯催化不对称氢化合成手性含杂原子磺内酰胺的催化剂的制备方法，含钯的金属前体和手性配体在丙酮中室温搅拌0.1～5.0小时，真空浓缩除去丙酮。
本发明提供了一种用于钯催化不对称氢化合成手性含杂原子磺内酰胺的催化剂的制备方法，含钯的金属前体和手性配体在丙酮中室温搅拌1.0小时，真空浓缩除去丙酮。
本发明提供的钯催化不对称氢化合成手性含杂原子磺内酰胺的方法，反应中底物和催化剂的比例为50∶1。
本发明具有以下优点：
1.反应活性和对映选择性高，反应完全，生成产物专一，核磁氢谱没有检测到副反应，使得分离方便，能获得高的对映体过量纯品。
2.能得到各种类型的手性含杂原子磺内酰胺，例如五元环、六元环，包括苯并的。
3.催化剂制备方便，反应操作简便实用。
4.氢化反应条件温和，室温就能反应。
5、比较传统的合成方法，此方法能用少量的手性催化剂得到大量手性含杂原子磺内酰胺，实现手性增值，而且还可以通过改变配体的构型而获得不同构型的手性含杂原子磺内酰胺。
具体实施方式
下面通过实施例详述本发明，但本发明并不限于下述的实施例。
实施例1：条件的优化
在反应瓶中投入三氟醋酸钯(0.005mmol，1.7mg)和手性配体(0.006mmol)，氮气置换后加入1毫升丙酮，室温搅拌1小时。然后真空浓缩，氮气下加入2毫升2，2，2-三氟乙醇，将此溶液转到预先放有底物1a(45mg，0.25mmol)的反应釜中，通入氢气至40个大气压，室温反应12小时。慢慢释放氢气，除去溶剂后直接柱层析分离得到纯的产物，反应式和配体结构如式4：
式4
转化率由核磁共振氢谱确定，产物的对映体过量用手性液相色谱测定，见表1。
表1.N-磺酰氧硫氮杂环五元环状亚胺1a的不对称氢化
| 序号 | 配体(P-P*) | 溶剂 | 温度(℃) | H2(大气压) | 转化率(％) | 对映体过量(％) |
| 1234567891011 | (S)-SynPhos(S)-SegPhos(R，R)-Me-DuPhos(S)MeO-Biphep(S，S)-f-Binaphane(S，S)-f-Binaphane(S，S)-f-Binaphane(S，S)-f-Binaphane(S，S)-f-Binaphane(S，S)-f-Binaphane(S，S)-f-Binaphane | CF3CH2OHCF3CH2OHCF3CH2OHCF3CH2OHCF3CH2OHCF3CH2OHCF3CH2OHCF3CH2OHMeOHTHFCH2Cl2 | 2525252525602525252525 | 40404040404020404040 | ＞952870＞95＞95＞95＞9515＜5＜5＜5 | 44(R)60(R)36(R)59(S)97(S)97(S)97(S)---- |
实施例2：钯催化不对称氢化合成各种手性含有氧硫氮杂环磺内酰胺2
在反应瓶中投入三氟醋酸钯(1.7mg，0.005mmol)和(S，S)-f-Binaphane(4.8mg，0.006mmol)，氮气置换后加入1毫升丙酮，室温搅拌1小时。然后真空浓缩，氮气下加入2毫升2，2，2-三氟乙醇，将此溶液转移到预先放有底物(0.25mmol)的反应釜中，通入氢气至40个大气压，室温反应12小时，慢慢释放氢气。除去溶剂后直接柱层析分离得到纯的产物，反应式如式5：
式5
产物的对映体过量用手性液相色谱测定，见表2。
表2.钯催化不对称氢化合成各种手性含有氧硫氮杂环磺内酰胺2
| 序号 | 1的R | 磺内酰胺2 | 产率(％) | 对映体过量(％) |
| 12345678910 | Ph(1a)4-FC6H4(1b)4-MeC6H4(1c)4-MeOC6H4(1d)3-MeOC6H4(1e)2-MeOC6H4(1f)2-MeC6H4(1g)Me(1h)t-Bu(1i)n-C6H13(1j) | 2a2b2c2d2e2f2g2h2i2j | 99959639945199999897 | 97979696947697979496 |
实施例3：钯催化不对称氢化合成各种手性含有氧硫氮杂环苯并磺内酰胺4
在反应瓶中投入三氟醋酸钯(1.7mg，0.005mmol)和(S，S)-f-Binaphane(4.8mg，0.006mmol)，氮气置换后加入1毫升丙酮，室温搅拌1小时。然后真空浓缩，氮气下加入2毫升2，2，2-三氟乙醇，将此溶液转移到预先放有底物(0.25mmol)的反应釜中，通入氢气至40个大气压，室温反应12小时，慢慢释放氢气。除去溶剂后直接柱层析分离得到纯的产物，反应式如式6：
式6
产物的对映体过量用手性液相色谱测定，见表3。
表3.钯催化不对称氢化合成各种手性含有氧硫氮杂环磺内酰胺4
实施例4：克规模合成手性含有氧硫氮杂环苯并磺内酰胺4j
在反应瓶中投入三氟醋酸钯(6.6mg，0.020mmol)和(S，S)-f-Binaphane(17.7mg，0.022mmol)，氮气置换后加入3毫升丙酮，室温搅拌1小时。然后真空浓缩，氮气下加入15毫升2，2，2-三氟乙醇，将此溶液转移到预先放有底物(4.0mmol)的反应釜中，通入氢气至40个大气压，室温反应12小时，慢慢释放氢气。除去溶剂后直接柱层析分离得到纯的产物为白色固体，反应式和结果如式7，其中产物的对映体过量用手性液相色谱测定，液相色谱纯度≥99％。
式7
实施例5：钯催化不对称氢化合成各种手性含有氮硫氮杂环磺内酰胺6
在反应瓶中投入三氟醋酸钯(1.7mg，0.005mmol)和(S，S)-f-Binaphane(4.8mg，0.006mmol)，氮气置换后加入1毫升丙酮，室温搅拌1小时。然后真空浓缩，氮气下加入2毫升2，2，2-三氟乙醇，将此溶液转移到预先放有底物(0.25mmol)的反应釜中，通入氢气至40个大气压，室温反应12小时，慢慢释放氢气。除去溶剂后直接柱层析分离得到纯的产物，产率定量，反应式和结果如式8，其中产物的对映体过量用手性液相色谱测定。
式8
Claims (1)
1.一种钯催化不对称氢化合成手性含杂原子磺内酰胺的方法，其特征在于：
在反应瓶中投入三氟醋酸钯0.005mmol和(S，S)-f-Binaphane0.006mmol，氮气置换后加入1毫升丙酮，室温搅拌1小时，然后真空浓缩，氮气下加入2毫升2，2，2-三氟乙醇，将此溶液转移到预先放有底物0.25mmol的反应釜中，通入氢气至40个大气压，室温反应12小时，慢慢释放氢气，除去溶剂后直接柱层析分离得到纯的产物，反应式如下：
其中，R为Ph(1a)、4-FC6H4(1b)、4-MeC6H4(1c)、4-MeOC6H4(1d)、3-MeOC6H4(1e)、2-MeOC6H4(1f)、2-MeC6H4(1g)、Me(1h)、t-Bu(1i)、n-C6H13(1j)中任意一个。
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